CA2882726A1 - Cadre avant pour une structure d'inverseur de poussee a grilles de deviation - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un cadre avant (100) pour nacelle d'aéronef comprenant un turboréacteur monté sur un mât de suspension, la nacelle comprenant un inverseur de poussée comprenant un actionneur adapté pour ouvrir un capot d'inversion de poussée, ledit cadre avant (100) comportant un caisson de torsion (110) de forme tubulaire, un premier bord d'attache (120) droit destiné à attacher ledit caisson sur un carter de turboréacteur et un deuxième bord d'attache (130) également droit destiné à attacher ledit caisson à des moyens (1) de déviation de flux d'air, ledit cadre avant (100) étant agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les moyens (1) de déviation de flux d'air et des efforts de torsion repris par le mât de suspension, ledit cadre (100) étant caractérisé en ce que le caisson de torsion (110) tubulaire présente une section transversale semi-elliptique ou elliptique.
Description
2 PCT/FR2013/052011 Cadre avant pour une structure d'inverseur de poussée à grilles de déviation La présente invention concerne un cadre avant pour une structure d'inverseur de poussée à grilles de déviation pour une nacelle d'un aéronef.
L'invention concerne également une nacelle comportant un tel cadre avant.
Un avion est mu par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt. Ces dispositifs d'actionnement annexes comprennent notamment un système mécanique d'inversion de poussée.
Plus précisément, une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval abritant les moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pâles de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la chambre de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid (flux secondaire) qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un canal annulaire, également appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés hors du turboréacteur par l'arrière de la nacelle.
Le rôle d'un inverseur de poussée est, lors de l'atterrissage d'un avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée générée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue le canal annulaire du flux d'air froid et dirige ce dernier vers l'avant de la nacelle, générant de ce fait une contre-poussée qui vient s'ajouter au freinage des roues de l'avion.
Les moyens mis en oeuvre pour réaliser cette réorientation du flux d'air froid varient suivant le type d'inverseur. Cependant, dans tous les cas, la structure d'un inverseur comprend des capots mobiles déplaçables entre, d'une part, une position déployée dans laquelle ils ouvrent dans la nacelle un passage destiné au flux dévié, et d'autre part, une position d'escamotage dans laquelle ils ferment ce passage. Ces capots peuvent remplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation.
Dans le cas d'un inverseur à grilles de déviation, également connu sous le nom d'inverseur à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation associées à des volets d'inversion, le capot coulisse visant à découvrir ou recouvrir les grilles de déviation. Les volets d'inversion forment des portes de blocage activées par le coulissement du capotage engendrant généralement une fermeture du canal annulaire en aval des grilles de manière à optimiser la réorientation du flux d'air froid.
Généralement, les grilles de déviation sont attachées au carter du turboréacteur et à la section médiane de la nacelle à l'aide d'un cadre avant.
Les cadres avant usuels comportent une multitude de pièces.
Plus précisément, un cadre avant usuel comporte un caisson de torsion généralement triangulaire en section transversale comprenant une paroi inférieure reliant deux parois amont et aval, l'ensemble formant la section triangulaire.
Sur la paroi inférieure est rapportée un premier bord d'attache amont plan destiné à attacher ledit caisson à un carter de soufflante et un deuxième bord d'attache aval également plan destiné à attacher ledit caisson aux grilles de déviation.
Le cadre avant comprend, par ailleurs, un panneau assurant la tenue au feu du cadre avant et permettant de rattacher le cadre avant au capot externe de la section médiane.
Ce panneau est rapporté sur l'une et/ou l'autre des parois amont et aval du caisson de torsion.
La paroi inférieure du caisson de torsion est soumise à des efforts de tension engendrés par le montage des grilles de déviation sur le caisson de torsion.
Par ailleurs, les actionneurs entraînant le capot d'inversion de poussée dans ces déplacements entre ses différentes positions étant montés sur le cadre avant, ce dernier est soumis à un couple qu'il convient de transmettre efficacement des actionneurs vers un mat de suspension sur lequel est montée la nacelle.
L'invention concerne également une nacelle comportant un tel cadre avant.
Un avion est mu par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt. Ces dispositifs d'actionnement annexes comprennent notamment un système mécanique d'inversion de poussée.
Plus précisément, une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval abritant les moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pâles de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la chambre de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid (flux secondaire) qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un canal annulaire, également appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés hors du turboréacteur par l'arrière de la nacelle.
Le rôle d'un inverseur de poussée est, lors de l'atterrissage d'un avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée générée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue le canal annulaire du flux d'air froid et dirige ce dernier vers l'avant de la nacelle, générant de ce fait une contre-poussée qui vient s'ajouter au freinage des roues de l'avion.
Les moyens mis en oeuvre pour réaliser cette réorientation du flux d'air froid varient suivant le type d'inverseur. Cependant, dans tous les cas, la structure d'un inverseur comprend des capots mobiles déplaçables entre, d'une part, une position déployée dans laquelle ils ouvrent dans la nacelle un passage destiné au flux dévié, et d'autre part, une position d'escamotage dans laquelle ils ferment ce passage. Ces capots peuvent remplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation.
Dans le cas d'un inverseur à grilles de déviation, également connu sous le nom d'inverseur à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation associées à des volets d'inversion, le capot coulisse visant à découvrir ou recouvrir les grilles de déviation. Les volets d'inversion forment des portes de blocage activées par le coulissement du capotage engendrant généralement une fermeture du canal annulaire en aval des grilles de manière à optimiser la réorientation du flux d'air froid.
Généralement, les grilles de déviation sont attachées au carter du turboréacteur et à la section médiane de la nacelle à l'aide d'un cadre avant.
Les cadres avant usuels comportent une multitude de pièces.
Plus précisément, un cadre avant usuel comporte un caisson de torsion généralement triangulaire en section transversale comprenant une paroi inférieure reliant deux parois amont et aval, l'ensemble formant la section triangulaire.
Sur la paroi inférieure est rapportée un premier bord d'attache amont plan destiné à attacher ledit caisson à un carter de soufflante et un deuxième bord d'attache aval également plan destiné à attacher ledit caisson aux grilles de déviation.
Le cadre avant comprend, par ailleurs, un panneau assurant la tenue au feu du cadre avant et permettant de rattacher le cadre avant au capot externe de la section médiane.
Ce panneau est rapporté sur l'une et/ou l'autre des parois amont et aval du caisson de torsion.
La paroi inférieure du caisson de torsion est soumise à des efforts de tension engendrés par le montage des grilles de déviation sur le caisson de torsion.
Par ailleurs, les actionneurs entraînant le capot d'inversion de poussée dans ces déplacements entre ses différentes positions étant montés sur le cadre avant, ce dernier est soumis à un couple qu'il convient de transmettre efficacement des actionneurs vers un mat de suspension sur lequel est montée la nacelle.
3 Il est connu que les structures les mieux adaptées pour transmettre un couple sont les structures tubulaires tandis que pour les efforts en tension et compression, une structure plane est à privilégier.
Un bon compromis de caisson de torsion pour remplir ces fonctions est un caisson de torsion tubulaire, de section transversale triangulaire, associé
à une partie plane adaptée, en partie inférieure du caisson.
Les parois planes du caisson de torsion, les sommets angulaires entre ces parois et la plaque favorisent la transmission des efforts en tension des grilles de déviation vers le carter de turboréacteur, ceci en s'alignant aux différents chemins d'efforts des efforts en tension transmis des grilles de déviation au carter de turboréacteur.
Toutefois, il existe un besoin permanent d'optimiser la transmission de ces différents efforts et couple en torsion tout en conservant la nécessité
d'allègement des pièces du cadre avant et la simplification de la fabrication de ces pièces.
A cet effet, l'invention a pour objet un cadre avant pour nacelle d'aéronef comprenant un turboréacteur monté sur un mât de suspension, la nacelle comprenant un inverseur de poussée comprenant au moins un actionneur adapté pour ouvrir un capot d'inversion de poussée, ledit cadre comportant un caisson de torsion de forme tubulaire, un premier bord d'attache droit destiné à attacher ledit caisson sur un carter de turboréacteur et un deuxième bord d'attache droit destiné à attacher ledit caisson à des moyens de déviation de flux d'air, ledit cadre étant agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air et des efforts de torsion repris par le mât de suspension.
Ce cadre avant est remarquable en ce que le caisson de torsion tubulaire présente une section transversale semi-elliptique ou elliptique.
Grâce à la présente invention, on optimise la transmission du couple en torsion tout en conservant une transmission optimale des efforts en tension/compression auxquels est soumis le caisson de torsion, ceci en limitant la masse du cadre avant ainsi qu'en réduisant le nombre de pièces à
assembler.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le cadre avant de l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles :
Un bon compromis de caisson de torsion pour remplir ces fonctions est un caisson de torsion tubulaire, de section transversale triangulaire, associé
à une partie plane adaptée, en partie inférieure du caisson.
Les parois planes du caisson de torsion, les sommets angulaires entre ces parois et la plaque favorisent la transmission des efforts en tension des grilles de déviation vers le carter de turboréacteur, ceci en s'alignant aux différents chemins d'efforts des efforts en tension transmis des grilles de déviation au carter de turboréacteur.
Toutefois, il existe un besoin permanent d'optimiser la transmission de ces différents efforts et couple en torsion tout en conservant la nécessité
d'allègement des pièces du cadre avant et la simplification de la fabrication de ces pièces.
A cet effet, l'invention a pour objet un cadre avant pour nacelle d'aéronef comprenant un turboréacteur monté sur un mât de suspension, la nacelle comprenant un inverseur de poussée comprenant au moins un actionneur adapté pour ouvrir un capot d'inversion de poussée, ledit cadre comportant un caisson de torsion de forme tubulaire, un premier bord d'attache droit destiné à attacher ledit caisson sur un carter de turboréacteur et un deuxième bord d'attache droit destiné à attacher ledit caisson à des moyens de déviation de flux d'air, ledit cadre étant agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air et des efforts de torsion repris par le mât de suspension.
Ce cadre avant est remarquable en ce que le caisson de torsion tubulaire présente une section transversale semi-elliptique ou elliptique.
Grâce à la présente invention, on optimise la transmission du couple en torsion tout en conservant une transmission optimale des efforts en tension/compression auxquels est soumis le caisson de torsion, ceci en limitant la masse du cadre avant ainsi qu'en réduisant le nombre de pièces à
assembler.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le cadre avant de l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles :
4 - les premier et deuxième bords d'attaches sont diamétralement opposés par rapport au caisson pour transmettre les efforts en tension entre le carter du turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air ;
- le cadre avant comprend une structure droite comprenant les premier et deuxième bords pour transmettre les efforts en tension entre le carter de turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air ;
- le caisson de torsion tubulaire présentant une section de forme semi-elliptique, ladite structure droite forme la base de la semi-ellipse ;
- le caisson de torsion tubulaire présente une section de forme semi-circulaire ;
- le caisson de torsion tubulaire présentant une section de forme elliptique, ladite structure droite traverse le caisson ;
- le caisson de torsion tubulaire présente une section de forme circulaire ;
- le caisson de torsion comprend un noyau enrobé par un matériau composite ;
- le caisson de torsion est intégralement réalisé en matériau composite ;
- le cadre avant comprend un panneau destiné à attacher ledit caisson de torsion à une section médiane de la nacelle, ledit panneau formant une pièce monobloc avec le caisson.
Selon encore un autre aspect, l'invention a pour objet une nacelle comportant un inverseur de poussée muni d'un cadre avant selon l'invention.
L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un cadre avant selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective et en coupe transversale du cadre avant de la figure 1 sur lequel sont rapportés des grilles de déviation de flux ;
- les figures 3 et 4 sont, respectivement, des vues en perspective d'un second et d'un troisième mode de réalisation d'un cadre avant de l'invention ;
- les figures 5 et 6 illustrent deux étapes successives d'une procédé de fabrication d'un cadre avant selon le premier mode de réalisation.
- le cadre avant comprend une structure droite comprenant les premier et deuxième bords pour transmettre les efforts en tension entre le carter de turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air ;
- le caisson de torsion tubulaire présentant une section de forme semi-elliptique, ladite structure droite forme la base de la semi-ellipse ;
- le caisson de torsion tubulaire présente une section de forme semi-circulaire ;
- le caisson de torsion tubulaire présentant une section de forme elliptique, ladite structure droite traverse le caisson ;
- le caisson de torsion tubulaire présente une section de forme circulaire ;
- le caisson de torsion comprend un noyau enrobé par un matériau composite ;
- le caisson de torsion est intégralement réalisé en matériau composite ;
- le cadre avant comprend un panneau destiné à attacher ledit caisson de torsion à une section médiane de la nacelle, ledit panneau formant une pièce monobloc avec le caisson.
Selon encore un autre aspect, l'invention a pour objet une nacelle comportant un inverseur de poussée muni d'un cadre avant selon l'invention.
L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un cadre avant selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective et en coupe transversale du cadre avant de la figure 1 sur lequel sont rapportés des grilles de déviation de flux ;
- les figures 3 et 4 sont, respectivement, des vues en perspective d'un second et d'un troisième mode de réalisation d'un cadre avant de l'invention ;
- les figures 5 et 6 illustrent deux étapes successives d'une procédé de fabrication d'un cadre avant selon le premier mode de réalisation.
5 De façon générale, une nacelle est destinée à constituer un logement tubulaire pour un turboréacteur double flux à grand taux de dilution et sert à canaliser les flux d'air qu'il génère par l'intermédiaire des pâles d'une soufflante, à savoir un flux d'air chaud traversant une chambre de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid circulant à l'extérieur du turboréacteur.
Plus précisément, une nacelle comprend une structure amont d'entrée d'air, une section médiane entourant une soufflante d'un turboréacteur, et une section aval.
La nacelle est de forme tubulaire d'axe longitudinal. On entend ainsi ici par longitudinal une direction sensiblement colinéaire à l'axe longitudinal de la nacelle. On entend ici par transversal une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la nacelle.
La section aval comporte de manière connue en soi une structure externe, dite OFS, abritant des moyens d'inversion de poussée, et une structure interne, dite IFS. La nacelle est fixée en aval par l'intermédiaire de tout moyen approprié, notamment de bielles, à un mât de suspension destiné
au rattachement de la nacelle sous une aile d'aéronef.
La structure interne est destinée à couvrir une partie aval du turboréacteur s'étendant en aval de la soufflante de sorte à délimiter un canal annulaire pour le passage du flux d'air chaud.
La structure externe et la structure interne définissent également un autre canal annulaire d'écoulement ou veine pour le flux d'air froid.
De manière plus précise, les moyens d'inversion de poussée de la section aval comportent au moins un capot mobile recouvrant des grilles de déviation (désignées par la référence 1 notamment en figure 2) et entrainés en translation en amont et/ou en aval de la nacelle par un ou plusieurs actionneurs.
Ces actionneurs transmettent des efforts en tension et compression dans la structure fixe externe de la nacelle.
Les grilles de déviation 1 sont reliées à la section médiane et au carter du turboréacteur par l'intermédiaire du cadre avant 100 de l'invention.
Plus précisément, une nacelle comprend une structure amont d'entrée d'air, une section médiane entourant une soufflante d'un turboréacteur, et une section aval.
La nacelle est de forme tubulaire d'axe longitudinal. On entend ainsi ici par longitudinal une direction sensiblement colinéaire à l'axe longitudinal de la nacelle. On entend ici par transversal une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la nacelle.
La section aval comporte de manière connue en soi une structure externe, dite OFS, abritant des moyens d'inversion de poussée, et une structure interne, dite IFS. La nacelle est fixée en aval par l'intermédiaire de tout moyen approprié, notamment de bielles, à un mât de suspension destiné
au rattachement de la nacelle sous une aile d'aéronef.
La structure interne est destinée à couvrir une partie aval du turboréacteur s'étendant en aval de la soufflante de sorte à délimiter un canal annulaire pour le passage du flux d'air chaud.
La structure externe et la structure interne définissent également un autre canal annulaire d'écoulement ou veine pour le flux d'air froid.
De manière plus précise, les moyens d'inversion de poussée de la section aval comportent au moins un capot mobile recouvrant des grilles de déviation (désignées par la référence 1 notamment en figure 2) et entrainés en translation en amont et/ou en aval de la nacelle par un ou plusieurs actionneurs.
Ces actionneurs transmettent des efforts en tension et compression dans la structure fixe externe de la nacelle.
Les grilles de déviation 1 sont reliées à la section médiane et au carter du turboréacteur par l'intermédiaire du cadre avant 100 de l'invention.
6 En référence à la figure 1, le cadre avant 100 de l'invention comprend au moins :
- un caisson de torsion 110 de forme tubulaire, - un premier bord d'attache 120 de section transversale droite destiné à attacher ledit caisson sur le carter de turboréacteur et, - un deuxième bord d'attache 130 de section transversale droite destiné à attacher ledit caisson 110 aux grilles de déviation de flux d'air 1.
Le cadre avant 100 est agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les grilles 1 de déviation de flux d'air La position des grilles de déviation de flux d'air 1 et des actionneurs montés sur le cadre avant 100, par rapport à la liaison du cadre avant 100 sur le carter du turboréacteur engendrent des effort de torsion dans le cadre avant 100.
Plus particulièrement, l'élément tubulaire 110 présente une forme générale en demi torique ou torique centrée sur l'axe longitudinal de la nacelle.
L'axe de l'élement tubulaire 110 peut être incurvé dans une direction semi-circulaire pour se conformer aux courbes externes du turboréacteur.
De manière avantageuse, dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, le caisson de torsion 110 tubulaire présente une section transversale elliptique et, plus particulièrement, circulaire.
Dans un second mode de réalisation illustré sur la figure 3, le caisson de torsion 110 tubulaire présente une section transversale semi elliptique et, plus particulièrement semi circulaire.
Avantageusement, cette section transversale elliptique ou semi elliptique du caisson de torsion tubulaire 110 permet de reprendre les efforts des actionneurs générés dans la structure fixe de la nacelle, qui ne sont pas alignés sur le second bord d'attache 130.
Plus particulièrement, cette section transversale elliptique ou semi elliptique du caisson de torsion tubulaire 110 est le meilleur compromis en terme de ratio performance sur masse, pour un même flux d'effort auquel est soumis la structure fixe de la nacelle.
- un caisson de torsion 110 de forme tubulaire, - un premier bord d'attache 120 de section transversale droite destiné à attacher ledit caisson sur le carter de turboréacteur et, - un deuxième bord d'attache 130 de section transversale droite destiné à attacher ledit caisson 110 aux grilles de déviation de flux d'air 1.
Le cadre avant 100 est agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les grilles 1 de déviation de flux d'air La position des grilles de déviation de flux d'air 1 et des actionneurs montés sur le cadre avant 100, par rapport à la liaison du cadre avant 100 sur le carter du turboréacteur engendrent des effort de torsion dans le cadre avant 100.
Plus particulièrement, l'élément tubulaire 110 présente une forme générale en demi torique ou torique centrée sur l'axe longitudinal de la nacelle.
L'axe de l'élement tubulaire 110 peut être incurvé dans une direction semi-circulaire pour se conformer aux courbes externes du turboréacteur.
De manière avantageuse, dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, le caisson de torsion 110 tubulaire présente une section transversale elliptique et, plus particulièrement, circulaire.
Dans un second mode de réalisation illustré sur la figure 3, le caisson de torsion 110 tubulaire présente une section transversale semi elliptique et, plus particulièrement semi circulaire.
Avantageusement, cette section transversale elliptique ou semi elliptique du caisson de torsion tubulaire 110 permet de reprendre les efforts des actionneurs générés dans la structure fixe de la nacelle, qui ne sont pas alignés sur le second bord d'attache 130.
Plus particulièrement, cette section transversale elliptique ou semi elliptique du caisson de torsion tubulaire 110 est le meilleur compromis en terme de ratio performance sur masse, pour un même flux d'effort auquel est soumis la structure fixe de la nacelle.
7 Cette géométrie elliptique ou sem i-elliptique s'avére la plus performante et, permet de réaliser un gain de masse par rapport à une forme triangulaire ou trapézoidale.
Concernant le premier bord d'attache 120, il est formé en saillie vers l'extérieur de la circonférence externe du caisson de torsion 110.
Il permet d'assurer une fonction de montage sur le carter moteur tout en permettant une ouverture de l'inverseur de poussée correspondant.
Il présente une forme conique ou cylindrique.
Il est adapté pour coopérer avec un demi anneau 2 nommé
couteau ou J-ring monté à son extrémité amont et formant une partie mâle d'un dispositif de liaison entre le cadre avant et le carter de soufflante du turboréacteur. Cette pièce peut, ainsi, avoir une coupe longitudinale sensiblement en forme de J, pour coopérer avec une forme complémentaire portée par le carter de soufflante appellée V-groove.
Dans une variante de réalisation, l'anneau 2 n'est pas rapporté sur le premier bord d'attache 120 mais formé d'une seul pièce avec ce premier bord d'attache 120. Il est ainsi configuré pour recevoir directement le carter de turboréacteur.
Concernant le deuxième bord d'attache 130 destiné à attacher ledit caisson 110 aux grilles 1 de déviation de flux d'air 1, il est formé, également, en saillie vers l'extérieur de la circonférence externe du caisson de torsion 110.
assure pour le cadre avant 100 une fonction de transmission des efforts venant des grilles 'I vers le carter de turboréacteur dans le mode de reversion du flux d'air froid le pius directement possible afin d'éviter les efforts parasites.Ce deuxième bord d'attache 130 présente une forme conique ou cylindrique.
Il est adapté pour coopérer avec une extrémité amont d'un cadre support la des grilles 1 de déviation de flux d'air.
Afin d'assurer une transmission optimale des efforts en tension et compression entre les grilles de déviation 1 et le carter de turboréacteur, le cadre avant 100 présente des premier et second bords d'attaches 120,130 diamétralement opposés par rapport au caisson de torsion 110.
Dans un second et troisième modes de réalisation illustrés sur les figures 3 et 4, le cadre avant 100 comprend une structure de section transversale droite 140 formant une plaque conique 140 comprenant les premier 120 et deuxième 130 bords d'attaque et les reliant pour transmettre les
Concernant le premier bord d'attache 120, il est formé en saillie vers l'extérieur de la circonférence externe du caisson de torsion 110.
Il permet d'assurer une fonction de montage sur le carter moteur tout en permettant une ouverture de l'inverseur de poussée correspondant.
Il présente une forme conique ou cylindrique.
Il est adapté pour coopérer avec un demi anneau 2 nommé
couteau ou J-ring monté à son extrémité amont et formant une partie mâle d'un dispositif de liaison entre le cadre avant et le carter de soufflante du turboréacteur. Cette pièce peut, ainsi, avoir une coupe longitudinale sensiblement en forme de J, pour coopérer avec une forme complémentaire portée par le carter de soufflante appellée V-groove.
Dans une variante de réalisation, l'anneau 2 n'est pas rapporté sur le premier bord d'attache 120 mais formé d'une seul pièce avec ce premier bord d'attache 120. Il est ainsi configuré pour recevoir directement le carter de turboréacteur.
Concernant le deuxième bord d'attache 130 destiné à attacher ledit caisson 110 aux grilles 1 de déviation de flux d'air 1, il est formé, également, en saillie vers l'extérieur de la circonférence externe du caisson de torsion 110.
assure pour le cadre avant 100 une fonction de transmission des efforts venant des grilles 'I vers le carter de turboréacteur dans le mode de reversion du flux d'air froid le pius directement possible afin d'éviter les efforts parasites.Ce deuxième bord d'attache 130 présente une forme conique ou cylindrique.
Il est adapté pour coopérer avec une extrémité amont d'un cadre support la des grilles 1 de déviation de flux d'air.
Afin d'assurer une transmission optimale des efforts en tension et compression entre les grilles de déviation 1 et le carter de turboréacteur, le cadre avant 100 présente des premier et second bords d'attaches 120,130 diamétralement opposés par rapport au caisson de torsion 110.
Dans un second et troisième modes de réalisation illustrés sur les figures 3 et 4, le cadre avant 100 comprend une structure de section transversale droite 140 formant une plaque conique 140 comprenant les premier 120 et deuxième 130 bords d'attaque et les reliant pour transmettre les
8 efforts en tension entre le carter de turboréacteur et les grilles 1 de déviation de flux d'air.
Cette plaque conique 140 s'étend dans une direction droite et, ainsi, est configurée pour se connecter aux grilles de déviation 1 et au carter de turboréacteur, par l'intermédaire des bords d'attache 120,130 correspondants.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, la plaque conique 140 forme la base de la semi-ellipse du caisson de torsion 110.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, la plaque conique 140 traverse le caisson de torsion 110.
Plus particulièrement, dans une variante de réalisation de ce mode de réalisation, le caisson de torsion 110 peut être formé par un élément tubulaire de section circulaire formé par deux elements 110a et 110b de section semi-circulaire et d'une plaque conique 140 à l'interface de ces deux éléments.
Par ailleurs, le cadre avant 100 comprend une paroi 150 destinée à
servir d'interface avec le capot de soufflante, ceci afin de resister aux efforts venant du capot de soufflante, effet de serrage et d'appui du capot.
Cette paroi 150 permet, en outre, de créer un compartiment pour assurer la tenue au feu de l'ensemble. Elle peut, ainsi, contenir le feu en cas de flamme dans le compartiment délimité par le carter moteur, le capot de soufflante et la paroi 150.
Cette paroi 150 est formé en saillie de la circonférence externe du caisson de torsion 110,en direction du capot externe.
Cette paroi 150 est sensiblement droite sur l'essentiel de sa longueur.
Elle comprend à son extrémité proche du capot externe (non visible), un repli ou retour longitudinal, ceci afin de reposer sur le capot et s'y fixer.
En référence aux figures 1 et 2, le cadre avant 100 comprend un troisième bord d'attache 160 faisant saillie vers l'extérieur du caisson de torsion 110 et adapté pour assurer la fixation d'une structure secondaire 170 assurant la fonction de bord de déviation sur le caisson de torsion 110 de sorte à
définir une continuité aérodynamique du flux en phase d'inversion de poussée, afin d'éviter un décollement de flux.
Cette plaque conique 140 s'étend dans une direction droite et, ainsi, est configurée pour se connecter aux grilles de déviation 1 et au carter de turboréacteur, par l'intermédaire des bords d'attache 120,130 correspondants.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, la plaque conique 140 forme la base de la semi-ellipse du caisson de torsion 110.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, la plaque conique 140 traverse le caisson de torsion 110.
Plus particulièrement, dans une variante de réalisation de ce mode de réalisation, le caisson de torsion 110 peut être formé par un élément tubulaire de section circulaire formé par deux elements 110a et 110b de section semi-circulaire et d'une plaque conique 140 à l'interface de ces deux éléments.
Par ailleurs, le cadre avant 100 comprend une paroi 150 destinée à
servir d'interface avec le capot de soufflante, ceci afin de resister aux efforts venant du capot de soufflante, effet de serrage et d'appui du capot.
Cette paroi 150 permet, en outre, de créer un compartiment pour assurer la tenue au feu de l'ensemble. Elle peut, ainsi, contenir le feu en cas de flamme dans le compartiment délimité par le carter moteur, le capot de soufflante et la paroi 150.
Cette paroi 150 est formé en saillie de la circonférence externe du caisson de torsion 110,en direction du capot externe.
Cette paroi 150 est sensiblement droite sur l'essentiel de sa longueur.
Elle comprend à son extrémité proche du capot externe (non visible), un repli ou retour longitudinal, ceci afin de reposer sur le capot et s'y fixer.
En référence aux figures 1 et 2, le cadre avant 100 comprend un troisième bord d'attache 160 faisant saillie vers l'extérieur du caisson de torsion 110 et adapté pour assurer la fixation d'une structure secondaire 170 assurant la fonction de bord de déviation sur le caisson de torsion 110 de sorte à
définir une continuité aérodynamique du flux en phase d'inversion de poussée, afin d'éviter un décollement de flux.
9 Le cadre avant 100 peut comprendre, en outre, des raidisseurs transversaux 180 reliant la paroi 150 de tenue au feu, une portion de la circonférence du caisson de torsion 110 et le premier bord d'attache 120.
Il peut comprendre, en outre, des raidisseurs transversaux 190 reliant le second bord d'attache 130, une portion de la circonférence du caisson de torsion 110 et le troisième bord d'attache 160 au bord de déviation.
Par ailleurs, le cadre avant 100 formé par le panneau de tenue au feu 150, le caisson de torsion 110 et les bords d'attache 120, 130 forment une pièce unique monobloc. Ils sont préférentiellement réalisés dans un matériau composite, ce qui permet d'alléger la masse du cadre avant 100.
Dans ce cadre, dans une variante de réalisation, le caisson de torsion 110 comprend un noyau 111 métallique enrobé par un matériau 112 composite.
En variante, le caisson de torsion 110 comprend un noyau 111 composite enrobé par un matériau 112 composite c'est-à-dire qu'il est intégralement réalisé en matériau composite.
Plus généralement, le cadre avant 100 comprend un caisson de torsion 110 formé d'un assemblage :
- d'une ou plusieurs couches de matériau formant le noyau 111 tubulaire - d'une ou plusieurs couches 112 dites externes de matériau composite adaptés pour enrober le noyau tubulaire.
De manière avantageuse, ces couches externes forment, en outre, le panneau de tenue au feu 150 et les premiers et second bords d'attache 120,130.
Elles prennent en charge une partie des efforts à transmettre entre les grilles de déviation et le carter du turboréacteur.
De même, elles prennent en charge une partie des efforts à
transmettre entre les actionneurs et le carter du turboréacteur.
Elles transmettent, en outre, les efforts de torsion vers le mât de suspension (par le biais de poutres de suspension 12h) . Ces couches externes permettent de relier, de façon continue et d'un seul tenant la paroi 150, une partie de la circonférence du noyau du caisson de torsion 110 et le premier bord d'attache 120.
Ainsi, les fibres 112 des couches externes sont continues d'une extrémité de la paroi de tenue au feu 150 proche du capot externe jusqu'au premier bord d'attache 120, en passant par l'enrobage du noyau tubulaire 111.
De plus, elles permettent de relier de façon continue et d'un seul 5 tenant le panneau externe 150, une partie de la circonférence du noyau du caisson de torsion 110 et le second bord d'attache 120.
Ainsi, les fibres 112 des couches externes sont continues d'une extrémité du panneau de tenue au feu 150 proche du capot externe jusqu'au second bord d'attache 130, en passant par l'enrobage du noyau tubulaire 111.
Il peut comprendre, en outre, des raidisseurs transversaux 190 reliant le second bord d'attache 130, une portion de la circonférence du caisson de torsion 110 et le troisième bord d'attache 160 au bord de déviation.
Par ailleurs, le cadre avant 100 formé par le panneau de tenue au feu 150, le caisson de torsion 110 et les bords d'attache 120, 130 forment une pièce unique monobloc. Ils sont préférentiellement réalisés dans un matériau composite, ce qui permet d'alléger la masse du cadre avant 100.
Dans ce cadre, dans une variante de réalisation, le caisson de torsion 110 comprend un noyau 111 métallique enrobé par un matériau 112 composite.
En variante, le caisson de torsion 110 comprend un noyau 111 composite enrobé par un matériau 112 composite c'est-à-dire qu'il est intégralement réalisé en matériau composite.
Plus généralement, le cadre avant 100 comprend un caisson de torsion 110 formé d'un assemblage :
- d'une ou plusieurs couches de matériau formant le noyau 111 tubulaire - d'une ou plusieurs couches 112 dites externes de matériau composite adaptés pour enrober le noyau tubulaire.
De manière avantageuse, ces couches externes forment, en outre, le panneau de tenue au feu 150 et les premiers et second bords d'attache 120,130.
Elles prennent en charge une partie des efforts à transmettre entre les grilles de déviation et le carter du turboréacteur.
De même, elles prennent en charge une partie des efforts à
transmettre entre les actionneurs et le carter du turboréacteur.
Elles transmettent, en outre, les efforts de torsion vers le mât de suspension (par le biais de poutres de suspension 12h) . Ces couches externes permettent de relier, de façon continue et d'un seul tenant la paroi 150, une partie de la circonférence du noyau du caisson de torsion 110 et le premier bord d'attache 120.
Ainsi, les fibres 112 des couches externes sont continues d'une extrémité de la paroi de tenue au feu 150 proche du capot externe jusqu'au premier bord d'attache 120, en passant par l'enrobage du noyau tubulaire 111.
De plus, elles permettent de relier de façon continue et d'un seul 5 tenant le panneau externe 150, une partie de la circonférence du noyau du caisson de torsion 110 et le second bord d'attache 120.
Ainsi, les fibres 112 des couches externes sont continues d'une extrémité du panneau de tenue au feu 150 proche du capot externe jusqu'au second bord d'attache 130, en passant par l'enrobage du noyau tubulaire 111.
10 En outre, dans un mode de réalisation, elles permettent de relier de façon continue et d'un seul tenant le premier bord d'attache 120, le second bord d'attache 120 et le noyau du caisson de torsion 110.
Ainsi, les fibres 112 des couches externes sont continues du premier bord d'attache 120, jusqu'au second bord d'attache 130, en passant par l'enrobage du noyau tubulaire 111.
Dans la variante de réalisation dans laquelle une plaque 140 traverse le caisson 110, les couches de fibres de la plaque 140 sont continues du premier bord d'attache 120 jusqu'au second bord d'attache 130.
Grâce à cette forme particulière du caisson de torsion 110 associant noyau tubulaire 111 et section transversale elliptique ou semi elliptique dans laquelle on remplace les parois planes du caisson et les parties angulaires du caisson de torsion de section triangulaire de l'art antérieur, on optimise la transmission du couple en torsion vers le mat de suspension tout en conservant une transmission optimale des efforts en tension/compression auxquels est soumis le caisson de torsion par la présence d'éléments plans permettant l'alignement des fibres de matériau avec les efforts en tension/compression.
La résistance mécanique du cadre avant de l'invention face aux sollicitations est, de plus, améliorée.
Un tel cadre avant 110 peut être obtenu, par exemple, par un procédé dit d'infusion ou d'injection de résine utilisant une vessie ou un contre-moule rigide.
Selon une autre alternative, il peut être obtenu par injection de la résine dans l'épaisseur et non dans le sens des fibres, comme cela est le cas dans le procédé RTM.
Ainsi, les fibres 112 des couches externes sont continues du premier bord d'attache 120, jusqu'au second bord d'attache 130, en passant par l'enrobage du noyau tubulaire 111.
Dans la variante de réalisation dans laquelle une plaque 140 traverse le caisson 110, les couches de fibres de la plaque 140 sont continues du premier bord d'attache 120 jusqu'au second bord d'attache 130.
Grâce à cette forme particulière du caisson de torsion 110 associant noyau tubulaire 111 et section transversale elliptique ou semi elliptique dans laquelle on remplace les parois planes du caisson et les parties angulaires du caisson de torsion de section triangulaire de l'art antérieur, on optimise la transmission du couple en torsion vers le mat de suspension tout en conservant une transmission optimale des efforts en tension/compression auxquels est soumis le caisson de torsion par la présence d'éléments plans permettant l'alignement des fibres de matériau avec les efforts en tension/compression.
La résistance mécanique du cadre avant de l'invention face aux sollicitations est, de plus, améliorée.
Un tel cadre avant 110 peut être obtenu, par exemple, par un procédé dit d'infusion ou d'injection de résine utilisant une vessie ou un contre-moule rigide.
Selon une autre alternative, il peut être obtenu par injection de la résine dans l'épaisseur et non dans le sens des fibres, comme cela est le cas dans le procédé RTM.
11 Il est également possible d'utiliser un procédé de drapage consistant à drapper des plis préimprégnés de résine sur un moule et à
procéder à une cuisson à une température supérieure à 100 C.
Plus précisément, sur les figures 5 et 6, on observe un mode de réalisation non limitatif d'un procédé de fabrication d'un cadre avant 110 selon l'invention par transfert de résine.
Ce procédé prévoit, de façon non limitative, quatre parties de contre moules suivants, formant les pièces constitutives du moule d'un cadre avant 100 selon l'invention :
- un contre moule 3 formant la contre forme de la paroi 150, d'une portion de la circonférence externe du noyau et du premier bord d'attache 120;
- un contre moule 4 formant la contre forme de la paroi 150 , d'une portion de la circonférence externe du noyau 111 et du second bord d'attache 130;
- un contre moule 5 formant la contre forme du second bord d'attache 130, d'une portion de la circonférence externe du noyau 111 et du troisième bord d'attache pour bord de déviation;
- un contre moule 6 formant la contre forme du premier bord d'attache 120 et du troisième bord d'attache pour bord de déviation.
Ainsi, dans une étape illustrée sur la figure 5, on drape les contre moule de plis de fibres formant les couches externes du cadre avant 100.
On referme les quatre contre moules contre le noyau tubulaire du caisson de torsion, en matériau métallique ou composite, de manière à
l'enrober totalement, de façon complémentaire.
On injecter la résine et on cuit l'ensemble de façon à rendre solidaire les différents elements constitutifs du cadre avant 100.
Dans une étape ultérieure illustrée sur la figure 6, on retire les contre moules pour libérer le cadre avant 100 formé.
Il est à noter que dans des variantes de réalisation, on peut rapporter le troisième bord d'attache et/ou former les raidisseurs en une seul pièce avec le caisson de torsion 110.
Par ailleurs, les matériaux utilisés peuvent être tout matériau connu.
procéder à une cuisson à une température supérieure à 100 C.
Plus précisément, sur les figures 5 et 6, on observe un mode de réalisation non limitatif d'un procédé de fabrication d'un cadre avant 110 selon l'invention par transfert de résine.
Ce procédé prévoit, de façon non limitative, quatre parties de contre moules suivants, formant les pièces constitutives du moule d'un cadre avant 100 selon l'invention :
- un contre moule 3 formant la contre forme de la paroi 150, d'une portion de la circonférence externe du noyau et du premier bord d'attache 120;
- un contre moule 4 formant la contre forme de la paroi 150 , d'une portion de la circonférence externe du noyau 111 et du second bord d'attache 130;
- un contre moule 5 formant la contre forme du second bord d'attache 130, d'une portion de la circonférence externe du noyau 111 et du troisième bord d'attache pour bord de déviation;
- un contre moule 6 formant la contre forme du premier bord d'attache 120 et du troisième bord d'attache pour bord de déviation.
Ainsi, dans une étape illustrée sur la figure 5, on drape les contre moule de plis de fibres formant les couches externes du cadre avant 100.
On referme les quatre contre moules contre le noyau tubulaire du caisson de torsion, en matériau métallique ou composite, de manière à
l'enrober totalement, de façon complémentaire.
On injecter la résine et on cuit l'ensemble de façon à rendre solidaire les différents elements constitutifs du cadre avant 100.
Dans une étape ultérieure illustrée sur la figure 6, on retire les contre moules pour libérer le cadre avant 100 formé.
Il est à noter que dans des variantes de réalisation, on peut rapporter le troisième bord d'attache et/ou former les raidisseurs en une seul pièce avec le caisson de torsion 110.
Par ailleurs, les matériaux utilisés peuvent être tout matériau connu.
12 PCT/FR2013/052011 Le matériau composite est typiquement choisi parmi des matériaux à base de fibres de carbone, de fibres de verre, de fibres d'aramide ou un mélange de ces matériaux avec une résine époxy ou Bis-maleimide (BMI) ce qui permet d'assurer à la fois un allègement de la masse du cadre avant de l'invention 121 et également de garantir une résistance mécanique suffisante.
On peut constater que le cadre avant de l'invention présente un nombre d'éléments réduit par rapport à l'art antérieur. La réduction du nombre d'éléments formant le cadre avant de l'invention permet de réduire la masse, et les couts de fabrication. Les procédés de fabrications sont simples et rapide, bien adaptés à une fabrication sur chaine de production.
On peut constater que le cadre avant de l'invention présente un nombre d'éléments réduit par rapport à l'art antérieur. La réduction du nombre d'éléments formant le cadre avant de l'invention permet de réduire la masse, et les couts de fabrication. Les procédés de fabrications sont simples et rapide, bien adaptés à une fabrication sur chaine de production.
Claims (11)
1. Cadre avant (100) pour nacelle d'aéronef comprenant un turboréacteur monté sur un mât de suspension, la nacelle comprenant un inverseur de poussée comprenant un actionneur adapté pour ouvrir un capot d'inversion de poussée, ledit cadre avant (100) comportant un caisson de torsion (110) de forme tubulaire, un premier bord d'attache (120) droit destiné à
attacher ledit caisson sur un carter de turboréacteur et un deuxième bord d'attache (130) également droit destiné à attacher ledit caisson à des moyens (1) de déviation de flux d'air, ledit cadre avant (100) étant agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les moyens (1) de déviation de flux d'air et des efforts de torsion repris par le mât de suspension, ledit cadre (100) étant caractérisé
en ce que le caisson de torsion (110) tubulaire présente une section transversale semi-elliptique ou elliptique.
attacher ledit caisson sur un carter de turboréacteur et un deuxième bord d'attache (130) également droit destiné à attacher ledit caisson à des moyens (1) de déviation de flux d'air, ledit cadre avant (100) étant agencé pour transmettre des efforts en tension et compression entre le carter de turboréacteur et les moyens (1) de déviation de flux d'air et des efforts de torsion repris par le mât de suspension, ledit cadre (100) étant caractérisé
en ce que le caisson de torsion (110) tubulaire présente une section transversale semi-elliptique ou elliptique.
2. Cadre selon la revendication précédente dans lequel les premier et deuxième bords d'attaches sont diamétralement opposés par rapport au caisson pour transmettre les efforts en tension entre le carter du turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air.
3 . Cadre selon la revendication précédente dans lequel le cadre avant comprend une structure droite comprenant les premier et deuxième bords pour transmettre les efforts en tension entre le carter de turboréacteur et les moyens de déviation de flux d'air.
4. Cadre selon la revendication 3 dans lequel le caisson de torsion (110) tubulaire présentant une section de forme semi-elliptique, ladite structure droite forme la base de la semi-ellipse.
5. Cadre selon la revendication 4 dans lequel le caisson de torsion tubulaire présente une section de forme semi-circulaire.
6. Cadre selon la revendication 3 dans lequel le caisson de torsion tubulaire présentant une section de forme elliptique, ladite structure droite traverse le caisson.
7. Cadre selon la revendication 6 dans lequel le caisson de torsion tubulaire présente une section de forme circulaire.
8. Cadre selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel le caisson de torsion (110) comprend un noyau (111) enrobé par un matériau (112) composite.
9. Cadre selon la revendication 8 dans lequel le caisson de torsion est intégralement réalisé en matériau composite.
10. Cadre selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel le cadre avant comprend une paroi (150) destinée à attacher ledit caisson de torsion (110) à une section médiane de la nacelle, ladite paroi (150) formant une pièce monobloc avec le caisson de torsion (110).
11. Nacelle comportant un inverseur de poussée muni d'un cadre avant (100) selon l'une des revendications 1 à 10.
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FR12/58173 | 2012-09-03 | ||
PCT/FR2013/052011 WO2014033412A1 (fr) | 2012-09-03 | 2013-09-02 | Cadre avant pour une structure d'inverseur de poussée à grilles de déviation |
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RU (1) | RU2015111411A (fr) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109896023A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 空中客车运营简化股份公司 | 格栅和涡轮风扇发动机及飞行器 |
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US9835112B2 (en) * | 2014-02-10 | 2017-12-05 | MRA Systems Inc. | Thrust reverser cascade |
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